Introduction
La norme GB/T 3098.8 spécifie les propriétés mécaniques, les matériaux, les essais, les marques d'identification et le marquage des éléments de fixation utilisés dans les assemblages boulonnés fonctionnant dans une plage de températures allant de -200 °C à +700 °C. Cette norme s'applique aux boulons, vis, goujons et écrous en aciers inoxydables austénitiques, en aciers et en alliages de nickel, garantissant leur fiabilité dans des environnements à températures extrêmes, tels que les applications cryogéniques et les milieux industriels à haute température.
La norme met l'accent sur la conformité aux documents connexes tels que GB/T 3098.6, GB/T 3098.15 et DIN EN 10269 concernant les performances des matériaux et les conditions de traitement thermique. Elle fournit des lignes directrices relatives aux classes de performance mécanique, aux méthodes d'inspection et aux associations de matériaux compatibles afin d'atteindre la capacité de charge maximale des assemblages de fixation.
Propriétés mécaniques
Pour les fixations en acier austénitique pouvant fonctionner à des températures minimales de -200 °C, le tableau 1 présente les groupes d’acier et leurs nuances de performance. Les propriétés des matériaux doivent être conformes aux normes GB/T 3098.6 et GB/T 3098.15.
| Température minimale de fonctionnement continu (approximative) | Groupe Steelun | Qualité de performance – Boulons | Note de performance – Noix |
|---|---|---|---|
| -60℃b | A2L | 50 | 50 |
| A2 | |||
| A3 | 70 | ||
| -200℃c | A4L | 70 | |
| A4 | 80 | ||
| A5 |
Remarque : Les températures supérieures à ces limites n’ont aucune incidence sur l’utilisation. En dessous de ces limites, des tests de performance sont nécessaires en fonction des conditions.
un Teneur en cuivre ≤1% (selon GB/T 3098.6 et GB/T 3098.15).
b Pour les boulons à tête.
c Pour les goujons.
Pour les fixations en acier et en alliage de nickel adaptées aux hautes températures jusqu'à +700 °C, le tableau 2 détaille les températures de service applicables selon la norme DIN EN 10269. Les propriétés des matériaux doivent être conformes au tableau 4 de la norme DIN EN 10269 pour les états de traitement thermique. Les données de référence pour la limite d'élasticité 0,2% à haute température, la résistance à la rupture par fluage et les propriétés de relaxation sont fournies dans les tableaux 5, C.1 et D.1 de la norme DIN EN 10269.
| min | à court termeun max | à long termeb max | Abréviation | Nombre | Grade | Condition | Dureté HV des boulons et/ou écrous | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| min | max | |||||||
| -120℃ | / | / | KB | 1.568 | X12Ni5 | +NT | 157 | 203 |
| +QT | 173 | 235 | ||||||
| / | 400 °C | 500 °C | Yd | 1.1181 | C35E | +N | 150 | 200 |
| / | 400 °C | 500 °C | YK | 1.1181 | C35E | +QT | 165 | 210 |
| / | 400 °C | / | YB | 1.5511 | 35B2g | +QT | 165 | 210 |
| -60℃ | 500 °C | 550 °C | KG | 1.7218 | 25CrMo4 | +QT | 195 | 240 |
| -100℃ | 500 °C | / | GC | 1.7225 | 42CrMo4 | +QT | 275 | 337 |
| / | 500 °C | 550 °C | Géorgie | 1.7709 | 21CrMoV5-7 | +QT | 225 | 272 |
| / | 600 °C | 550 °C | GB | 1.7711 | 40CrMoV46 | +QT | 272 | 320 |
| / | 550 °C | 600 °C | Ve | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT1et | 256 | 303 |
| / | 550 °C | 600 °C | VHf | 1.4923 | X22CrMoV12-1 | +QT2f | 287 | 367 |
| / | 600 °C | 600 °C | VW | 1.4913 | X19CrMoNbVN11-1 | +QT | 287 | 367 |
| / | 650 °C | 670 °C | S | 1.4986 | X7CrNiMoBNb16-16 | +WW+P | 210 | 272 |
| -196℃ | 650 °C | 650 °C | SD | 1.498 | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | +AT+P | 287 | 367 |
| -196℃ | 650 °C | 800 °C | SB | 2.4952 | NiCr20TiAl | +AT+P | 320 | 417 |
Note:
un Limite supérieure de température pour la limite d'élasticité et la résistance à la traction.
b Limite supérieure de température pour la résistance au fluage et à la rupture.
Conditions selon DIN EN 10269 Tableau 4 : +N (normalisé) ; +NT (normalisé et revenu) ; +QT (trempé et revenu) ; +WW (écroui à chaud) ; +AT (recuit de mise en solution) ; +P (durcissement par précipitation).
d Réservé aux noix.
et Abréviation V selon DIN EN 10269, matériau X22CrMoV12-1, limite d'élasticité R de 0,2%p0.2 ≥ 600 N/mm² (+QT1).
f Abréviation VH selon DIN EN 10269, matériau X22CrMoV12-1, limite d'élasticité R de 0,2%p0.2 ≥ 600 N/mm² (+QT2).
g Voir également la fiche technique VdTÜV WB 490.
Capacité de charge des assemblages boulonnés
Exigences générales
Un assemblage boulon-écrou est considéré comme ayant une capacité de charge totale s'il répond aux critères suivants :
– Le boulon et l’écrou sont tous deux entièrement porteurs, la hauteur de l’écrou n’étant pas inférieure au type 1 pour les filetages grossiers ou au type 2 pour les filetages fins.
– Tolérances de filetage appropriées, par exemple 6H/6g.
– Résistance à la traction du matériau de l’écrou au moins 70% de résistance à la traction du matériau du boulon.
– Correspondance rationnelle des matériaux selon le tableau 3.
Remarque : Si des manchons porteurs sont utilisés, privilégiez le même matériau que le boulon.
Choix rationnel des matériaux des boulons et des écrous
| Boulons | Nuts Proof Stressun Sp / (N/mm²) | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aciers inoxydables austénitiques de haute performance | Acier et alliages de nickel | Filetage grossier type 1 | Filetage fin type 2 | ||||||||||||||||
| noix | Catégorie | 50 | 70 | KB | YK | YB | KG | Géorgie | GB | GC | V | VH | VW | S | SD | SB | Grossier | Bien | |
| Aciers inoxydables austénitiques de haute performance | 50 | ○ | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 629b | 725b | |
| 70 | ○ | ○ | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 800b | 875b | ||
| 80 | ● | ● | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 886b | 950b | ||
| Boulons | Résistance à la traction Rm / (N/mm²) | max | – | – | 710 | 650 | 650 | 750 | 850 | 1000 | 1060 | 950 | 1050 | 1050 | 850 | 1150 | 1300 | ||
| min | 500 | 700 | 530 | 500 | 500 | 600 | 700 | 850 | 860 | 800 | 900 | 900 | 650 | 900 | 1000 | ||||
Remarque : ● Correspondance préférée ; ○ Correspondance autorisée ; – Non recommandée.
un La contrainte d'épreuve tient compte d'une dureté du mandrin d'essai supérieure à celle du boulon correspondant, mais supérieure à la résistance à la traction minimale du boulon de la plus haute qualité.
b Contrainte d'épreuve élevée pour l'identification des écrous à pleine charge selon GB/T 3098.15.
Charges de traction minimales pour les boulons à filetage grossier (Tableau 4a)
| Taille du fil d | Zone de stress As,nom / mm² | Nuances d'acier inoxydable austénitique | Acier et alliages de nickel | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 70 | KB | YK/YB | KG | Géorgie | GB | GC | V | VH/VW | S | SD | SB | ||
| M3 | 5.03 | 2.52 | 3.52 | 2.67 | 2.52 | 3.02 | 3.52 | 4.28 | 4.33 | 4.02 | 4.53 | 3.27 | 4.53 | 5.03 |
Boulons à pleine capacité de charge
Les boulons sont entièrement porteurs s'ils atteignent les charges de traction minimales selon les tableaux 4a ou 5a, la rupture se produisant dans la longueur filetée libre ou la tige non filetée selon GB/T 3098.1 ou GB/T 3098.6.
Foire aux questions (FAQ)
- Quels matériaux sont recommandés pour les fixations à -200℃ ?
- Aciers austénitiques tels que A4L, A4 et A5 avec des grades de performance 70 ou 80, conformément au tableau 1, assurant la conformité aux normes GB/T 3098.6 et GB/T 3098.15 pour les conditions cryogéniques.
- Comment choisir les matériaux des boulons et des écrous adaptés aux applications à haute température ?
- Consultez le tableau 3 pour connaître les appariements rationnels. Les appariements recommandés (●) garantissent des performances optimales ; assurez-vous que la résistance à la traction de l’écrou est au moins égale à celle du boulon (70%) et que les tolérances de filetage sont appropriées, par exemple 6H/6g.
- Quels tests sont requis pour les fixations en dessous des températures minimales spécifiées ?
- Des tests de performance basés sur des conditions d'utilisation spécifiques, notamment des tests d'impact et de traction, permettent de vérifier l'intégrité au-delà des limites de la norme.
- Existe-t-il des exigences spécifiques en matière de traitement thermique pour les fixations en alliage de nickel ?
- Oui, des conditions comme +AT+P pour des nuances telles que SB et SD selon DIN EN 10269 Tableau 4, avec des plages de dureté spécifiées dans le Tableau 2.
- Comment vérifie-t-on la capacité de charge totale des assemblages ?
- Par le biais d'essais de traction permettant d'atteindre les charges minimales des tableaux 4a/5a pour les boulons et les charges d'épreuve des tableaux 4b/5b pour les écrous, avec des vérifications de l'emplacement de la rupture selon les normes GB/T pertinentes.
- Quelle est la signification d'une contrainte de preuve élevée pour les noix austénitiques ?
- Il permet d'identifier les écrous supportant la charge maximale, notamment pour les productions en petites séries, en compensant les inhomogénéités du matériau dues à l'écrouissage.
